味精的生产工艺

谷氨酸钠的生产工艺

学生：张欣舒，指导教师：李永丽

内蒙古工业大学化工学院，呼和浩特，010051

摘要

味精是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。味精的主要作用是增加食品的鲜味，在中国菜里用的最多，也可用于汤和调味汁。中国自1965年以来已全部采用糖质或淀粉原料生产谷氨酸，然后经等电点结晶沉淀、离子交换或锌盐法精制等方法提取谷氨酸，再经脱色、脱铁、蒸发、结晶等工序制成谷氨酸钠结晶。现在随着工业的发展的，味精的加工规模、设备等也向着大型化发展。本文论述了味精生产的发展过程、生产设备与生产配料选择等内容。

关键词：谷氨酸；发展过程；生产工艺；生产设备；配料选择

引言

1861年,德国的一位教授从小麦的面筋当中,第一次提取出味精的组成成分谷氨酸。1908年，日本池田菊苗教授采用水提取和结晶的

方法，从海带中分离出谷氨酸，制成一种新型的调味品，并将其味道命名为umami（鲜味），即谷氨酸钠，申请了专利并起名“味之素”。日本的味之素传入中国后，引起一位名叫吴蕴初的化学工程师的兴趣，买了一瓶来研究，后来他独立发明出一种生产谷氨酸钠的方法，称之为味精。在小麦麸皮（面筋）中，谷氨酸的含量可达40%，他先用34%的盐酸加压水解面筋，得到一种黑色的水解物，经过活性炭脱色，真空浓缩，就得到白色结晶的谷氨酸。再把谷氨酸同氢氧化钠反应，加以浓缩、烘干，就得到了谷氨酸钠。他是世界上最早用水解法来生产味精的人[1]。用水解法生产味精很不经济，因为这种方法要耗用很多粮食，每生产1吨味精，至少要花费40吨的小麦。而且，在提取

谷氨酸钠时要放出许多味道不好的气体，使用的盐酸也易腐蚀机器设备，还会产生许多有害污水。因此，味精公司不得不继续进行研究工作，以便用更好的方法生产出更好的产品来[2]。1956年，日本协和发酵公司宣布，发现找到了短杆菌。谷氨酸钠的发酵法生产就此诞生。科学家们用糖、水分和尿素等配制成培养液，再用高温蒸汽灭菌法将那些杂菌统统杀死，然后把培育好的纯种短杆菌在最有利的环境下接种进去，让它们繁衍后代。短杆菌把绝大部分的糖和尿素转变为谷氨

酸，最后，把它中和成为钠盐[3]。近几年来，很多味精公司、生物研究所等都在致力于开发新的耗糖少，产酸多，产酸稳定的菌种。

1、谷氨酸生产工艺

1.1发展历程

第一阶段：1866年德国人H·Ritthasen(里德豪森)博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的）。1908年日本东京大学池田菊苗试验，从海带中分离到L—谷氨酸结晶体，这个结晶体和从蛋白质水解得到的L—谷氨酸是同样的物质，而且都是有鲜味的。第二阶段：以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精，在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革命性的变化[4]。自1965年以后我国味精厂都采用以粮食为原料（玉米淀粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉）通过微生物发酵、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠，为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品，用了它以后使菜肴更加鲜美可口。

1.2谷氨酸生产工艺的绿色探索

谷氨酸的生产一向不太受到好评，主要是原有的生产工艺不能顺应国家的宏观政策，在能源和环保方面做得不好。目前为止，谷氨酸生产企业的工艺路线也是有很大差别，总体来说，可以分为三类：传统工艺：亚适量菌种+单罐等电+离交+喷浆造粒；最新工艺：温敏型菌种+浓缩连续等电+变晶+生物饲料（肥料）；混合工艺：亚适量菌

种+单罐等电+离交+变晶+喷浆造粒，温敏型菌种+浓缩连续等电+变晶+喷浆造粒[5]。这三种工艺的区别主要体现在发酵、提取以及环保方面，淀粉和糖的工艺相对来说都比较成熟，区别不大，之所以把工艺这样区别，主要是从技术的更新替代方面来说。最新的工艺并不能代表是最先进的技术，并不一定是最佳工艺，随着技术进步，可能会有更好更完善的工艺来代替。

对于发酵来说，菌种的影响因素至关重要，它影响转化率和单罐产量，最终影响着生产成本和经济效益。从长远和发展的观点来说，高产酸菌种的使用势在必行，高产酸菌种不仅仅是指温敏型菌种，也包括产酸和转化率高的亚适量菌种[6]。发酵原辅料的选择也很重要，随着国家政策的变化，能找到更好更经济的原辅料来进行发酵生产已经影响到了企业的利润空间，对谷氨酸企业来说，相同的工艺比拼的就是原辅料的消耗和价格了，比如氮源，豆浓、氨基酸粉、玉米浆等都可以作为氮源使用，因为价格差异较大，用哪种用多少如何合理分配使用以期达到最佳发酵成绩尤为重要。

2、生产所用设备

味精加工设备与选型根据味精生产工艺可知，其生产设备包括：原料处理设备（粉碎、蒸煮、糖化设备）、培养基制备设备、菌种选育及培养扩大设备、发酵设备、空气净化系统、谷氨酸分离设备、味精制造设备（中和、脱色、除铁、结晶设备等）、计量包装设备等。其中，关键技术设备为糖化设备、发酵设备、分离设备、中和罐、脱色罐、结晶设备等。

2.1糖化设备

分为间歇糖化设备和连续糖化设备，间歇糖化设备又称糖化锅，为一罐体，由加热系统、冷却系统、进料系统、出料系统、加曲装置等构成，糖化的整个过程都始终处于糖化锅中。而连续糖化设备则由后熟器、真空装置、糖化锅、液曲罐、冷凝器、硫酸桶等组成[7]。2.2发酵设备

近几年，新设计的240,450,790ｍ３等大型和超大型发酵罐不断投入生产，为氨基酸工业的发展做出重要贡献[8]。由我国独立研发设计的793ｍ3大型发酵罐已经投产，该设备是目前国内外最大的氨基酸发酵罐，全部使用国产化材料制作，由我国工程技术人员和技术工人制作和安装调试，突破诸多技术难点，取得成功[9]。经过近几年的研发和生产摸索，在满足工艺条件下，发酵罐容积与电机功率之比为1ｍ３≤0.7ｋＷ，如350ｍ3发酵罐配用250ｋＷ电机，450 ｍ３发酵罐配用300ｋＷ电机[10]。

2.3脱色设备

国内主要脱色方法有活性炭脱色和离子交换树脂脱色，活性炭类型较多，用于味精脱色活性炭，主要有粉末状药用炭和Ｋ-15颗粒活性炭两种[11]。

2.4结晶设备

真空煮晶锅通常用于分批操作对蔗糖、味精、柠檬酸等进行结晶，当结晶过程完成时，破坏真空，由底阀排放至分离机（通常用三足式离心机）分离母液，得到谷氨酸钠的湿晶体[12]。味精行业近年来设计